(57)【要約】【課題】携帯電子機器にセットした時の接続状態について高い信頼性が得られ、かつ構成が簡単でコスト低減を図ることができる電池パックとその製造方法を提供する。【解決手段】電池ケース３とその一端開口を封口する封口板のキャップ６とが互いに異なる極性の接続電極として構成されている電池２と、これら接続電極にそれぞれ接続される外部接続端子１５、１６と絶縁カバーとが一体化され、かつ少なくとも電池ケース３の一端部を覆う端子ユニット１３と、電池ケース３の一端と端子ユニット１３の間に圧縮状態で介在された弾性体２３とを備えて成る電池パックとその製造方法で、端子ユニット１３と電池ケース３の他端の間の寸法を規制した状態で端子ユニット１３と電池ケース３を固定することで、携帯電子機器にセットした時の外部接続端子の接続状態について高い信頼性が得られるようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池ケースとその一端開口部を封口する封口板のキャップとが互いに異なる極性の接続電極として構成されている電池と、これら接続電極にそれぞれ接続される外部接続端子と絶縁カバーとが一体化され、かつ少なくとも電池ケースの一端部を覆う端子ユニットと、電池ケースの一端と端子ユニットとの間に圧縮状態で介在された弾性体とを備えて成る電池パック。
【請求項２】
端子ユニットの端面と電池ケース他端の間の寸法を規制した状態で接続電極と外部接続端子とを接続して、電池ケースと端子ユニットとを固定して成る請求項１記載の電池パック。
【請求項３】
端子ユニットから一方の外部接続端子の接続脚部が電池ケースの一端部外面に重なるように延出され、その接続脚部が電池ケースの外面に溶接にて接続されている請求項１又は２記載の電池パック。
【請求項４】
他方の外部接続端子とキャップが、端子ユニット内に収納配置されるリード板を介して接続されている請求項３記載の電池パック。
【請求項５】
リード板にＰＴＣ素子又は温度ヒューズが配置されている請求項４記載の電池パック。
【請求項６】
端子ユニットの少なくとも一部と電池ケースの外周面を、フィルム状外装材にて被覆してなる請求項１〜５の何れかに記載の電池パック。
【請求項７】
電池ケースとその一端開口部を封口する封口板のキャップとが互いに異なる極性の接続電極として構成されている電池と、これら接続電極にそれぞれ接続される外部接続端子と絶縁カバーとが一体化され、かつ少なくとも電池ケースの一端部を覆う端子ユニットとを備えて成る電池パックの製造方法であって、電池ケースの一端と端子ユニットとの間に弾性体を介在させる工程、端子ユニットの端面と電池ケースの他端との間の寸法を弾性体を圧縮しつつ規制する工程、接続電極と外部接続端子を接続する工程とを有する電池パックの製造方法。
【請求項８】
キャップと他方の外部接続端子とをリード板を介して接続する工程、電池ケースの一端部を覆うように端子ユニットを装着して弾性体を圧縮しつつ位置規制する工程、端子ユニットから電池ケースの一端部外面に重なるように延出された一方の外部接続端子の接続脚部と電池ケースの外面を溶接にて接続する工程とを有する請求項７記載の電池パックの製造方法。
【請求項９】
電池ケースの一端部の補強板配置位置で、一方の外部接続端子の接続脚部と電池ケースの外面を溶接にて接続する請求項８記載の電池パックの製造方法。
【請求項１０】
端子ユニットの少なくとも一部と電池ケースの外周面を、フィルム状外装材にて被覆する工程を有する請求項７〜９の何れかに記載の電池パックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は小型の携帯電子機器等の電池電源に好適に適用される電池パックに関し、特に外部接続性の向上を図った電池パックとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電子機器の小型化、薄型化、並びに高機能化の進展が著しく、それに伴ってその電源となる電池も小型、薄型で高容量化が要求されている。小型で高容量を可能にする電池としてリチウム系電池が有効であり、中でも扁平な角形のリチウムイオン二次電池は機器の薄型化に好適であり、繰り返し使用できる電池として携帯電話などの携帯電子機器への適用が増加している。
【０００３】
ところで、各種機器の電源用の電池パックとして、電池と、過大電流の制限手段や過充放電に対する保護回路及び外部接続端子などを設けた回路基板とを、外部接続端子を露出させる窓部を有する外装ケース内に収納配置し、回路基板と電池の接続端子をリードで接続して成る電池パックの形態に構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、回路基板に代えて外部接続端子のみを設けた端子基板を用いた電池パックも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
一方、電子機器には、電池パックを丁度嵌合収納できる電池パック収容空間が形成され、電池パックを収納した状態で同一面に配置された外部接続端子に弾性的に当接して電気的に接続される接続端子が配設されている。
【０００６】
このように外部接続端子を設けた回路基板や端子基板を外装ケースに保持させた電池パックの構成例を図７を参照して説明する。３１は扁平な角形の電池パックで、リチウムイオン二次電池から成る電池３２と、回路基板３３又は端子基板を、厚さ方向に２分割された外装ケース３４内に収納配置し、回路基板３３と電池３２の接続端子３５ａ、３５ｂをリード３６にて接続して構成されている。
【０００７】
電池３２は、電池ケース３７内に発電要素３８が収容されるとともに電池ケース３７の一端開口が一方の極性の接続端子３５ａを突設した封口部材３９にて絶縁ガスケット４０を介して封口され、電池ケース３７が他方の極性の接続端子３５ｂを構成している。また、外装ケース３４の一端壁４１には回路基板３３に設けられた外部接続端子を露出させる窓部４２が形成され、かつ回路基板３３を一端壁４１の内面に当接させた状態で保持する係合突部４４が設けられている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２３１２０１号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平６−３３３５４７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図７に示すような電池パック３１では、携帯電子機器の電池パック収容空間にこの電池パック３１を収納した状態で、その外部接続端子に接続端子が適正な弾性力で接触することで電気的接続が確保されるが、外部接続端子を設けた回路基板３３又は端子基板は、外装ケース３４の一端壁４１に当接するように配置されているため、外装ケース３４の高さ寸法Ｈの誤差によって、外部接続端子の位置が変化することになる。しかるに、外装ケース３４は樹脂成形品からなるとともに外装ケース３４の高さ寸法Ｈは大きいために、その誤差寸法も大きなものとなり、そのため電池パック３１の外部接続端子と電池パック収容空間の接続端子との接触状態に対する信頼性を十分に確保することができないという問題がある。
【００１１】
なお、電池３２とその他の部品を一体にモールド成形することで、電池パックの高さ寸法の公差を所定範囲に規制することも考えられているが、モールド成形は生産性が低く、設備コストがかかり、また成形トラブル発生で不良品が出るとそのロス金額が大きくなるという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、携帯電子機器にセットした時の外部接続端子の接続状態について高い信頼性が得られ、かつ構成が簡単でコスト低減を図ることができ、また落下衝撃による電池の損傷を抑制できる電池パックとその製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池パックは、電池ケースとその一端開口部を封口する封口板のキャップとが互いに異なる極性の接続電極として構成されている電池と、これら接続電極にそれぞれ接続される外部接続端子と絶縁カバーとが一体化され、かつ少なくとも電池ケースの一端部を覆う端子ユニットと、電池ケースの一端と端子ユニットとの間に圧縮状態で介在された弾性体とを備えて成るものである。
【００１４】
この構成によると、端子ユニットと電池ケースの他端の間の寸法を規制した状態で端子ユニットと電池ケースを固定することができ、携帯電子機器にセットした時の端子ユニットの外部接続端子の接続状態について高い信頼性を得ることができ、かつ端子ユニットの絶縁カバーにて電池ケースの一端部を覆う構成であるため構成が簡単になってコスト低減を図ることができ、端子ユニットと電池ケースとの間に弾性体が介在されているので、上記寸法規制を押圧規制によって容易に精度良く行うことができ、かつ落下等によって端子ユニットに大きな衝撃が作用した場合でもその衝撃を弾性体によって吸収することができ、電池の封口部に衝撃が伝わってダメージを与えるのを抑制でき、漏液や変形を防止することができる。
【００１５】
また、端子ユニットの端面と電池ケース他端の間の寸法を規制した状態で、接続電極と端子ユニットの外部接続端子とを接続して電池ケースと端子ユニットとを容易に固定することができ、製造工程が簡単になって生産性を向上できる。
【００１６】
そして、端子ユニットから一方の外部接続端子の接続脚部が電池ケースの一端部外面に重なるように延出され、その接続脚部が電池ケースの外面に溶接にて接続されていると、電池ケースの一端部外面と外部接続端子の接続脚部の溶接によって容易に生産性良く、信頼性の高い接続と固定を実現することができて好適であり、電池と外部接続端子と絶縁カバーとが一体化された端子ユニットとを溶接することで、電池パックを分解して電池を取り出し、誤用するのを防止できる。溶接としては、抵抗溶接、レーザビーム溶接、電子ビーム溶接等が好適に適用できる。
【００１７】
さらに、他方の外部接続端子とキャップが、端子ユニット内に収納配置されるリード板を介して接続されていると、他方の外部接続端子とキャップを容易かつ高い信頼性をもって接続できるとともに、その接続構成を端子ユニットにて保護できるので好適である。
【００１８】
加えて、リード板にＰＴＣ素子又は温度ヒューズを配置すると、簡単・コンパクト・低コストにて安全性の高い電池パックを得ることができる。
【００１９】
ところで、端子ユニットの少なくとも一部と電池ケースの外周面を、フィルム状外装材にて被覆すると、端子ユニットとフィルム状外装材にて簡便に外装された安価な構成の電池パックを得ることができる。
【００２０】
本発明の電池パックの製造方法は、電池ケースとその一端開口部を封口する封口板のキャップとが互いに異なる極性の接続電極として構成されている電池と、これら接続電極にそれぞれ接続される外部接続端子と絶縁カバーとが一体化され、かつ少なくとも電池ケースの一端部を覆う端子ユニットとを備えて成る電池パックの製造方法であって、電池ケースの一端と端子ユニットとの間に弾性体を介在させる工程、端子ユニットの端面と電池ケースの他端との間の寸法を弾性体を圧縮しつつ規制する工程、接続電極と外部接続端子を接続する工程とを有するものであり、弾性体を圧縮しつつ端子ユニットの端面と電池ケースの他端との間の寸法を規制した状態で接続電極と外部接続端子を接続することで、寸法精度の良い電池パックを生産性良く製造することができる。
【００２１】
また、封口板のキャップと他方の外部接続端子をリード板を介して接続する工程と、電池ケースの一端部を覆うように端子ユニットを装着して弾性体を圧縮しつつ位置規制する工程と、端子ユニットから電池ケースの一端部外面に重なるように延出された一方の外部接続端子の接続脚部と電池ケースの外面を溶接にて接続する工程とを有するので、他方の外部接続端子とキャップが高い信頼性を持って接続され、かつその接続構成が端子ユニットにて保護されるとともに、電池ケースの一端部外面と一方の外部接続端子の接続脚部が溶接によって高い信頼性をもって接続・固定された電池パックを効率的に製造することができる。
【００２２】
そして、電池ケースの一端部の補強板配置位置で、一方の外部接続端子の接続脚部と電池ケースの外面を溶接にて接続すると、電池ケースが薄肉でも信頼性の高い溶接を生産性良く行うことができて好ましい。
【００２３】
さらに、端子ユニットの少なくとも一部と電池ケースの外周面を、フィルム状外装材にて被覆する工程を有すると、端子ユニットとフィルム状外装材にて簡便に外装された安価な構成の電池パックを得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態における電池パックとその製造方法について、図１〜図６を参照して説明する。
【００２５】
図１において、１は扁平な角形の電池パックで、リチウムイオン二次電池から成る電池２を備えている。電池２は、図２に示すように、電池ケース３内に正極板と負極板をセパレータを介して積層した極板群と電解液から成る発電要素４を収容して構成されている。電池ケース３の一端開口は、突起部５を備えたキャップ６を有する封口板７にて絶縁ガスケット８を介して封口されており、キャップ６が一方の極性の接続電極、電池ケース３が他方の極性の接続電極を構成している。封口板７は、フィルタ９内にインナーガスケット１０を介して安全弁機構１１とＰＴＣ素子１２とキャップ６を収容配置して構成され、フィルタ９が発電要素４に接続され、フィルタ９とキャップ６が安全弁機構１１とＰＴＣ素子１２を介して接続されている。
【００２６】
図１〜図３において、電池２の一端部が端子ユニット１３にて覆われている。また、図３に示すように、端子ユニット１３の下部と電池ケース３の外周面がフィルム状外装材１４にて被覆され、電池パック１が構成されている。
【００２７】
端子ユニット１３は、図１〜図５に示すように、絶縁性樹脂から成る絶縁カバーと第１の外部接続端子１５と第２の外部接続端子１６とがインサート成形により一体化されている構成である。第１の外部接続端子１５は断面形状が略門型で、その両側の接続脚部１７が電池ケース３の一端部外面に重なるように端子ユニット１３から下方に延出されている。第２の外部接続端子１６は、一側端で横向きＵ字状に折り返され、第１の外部接続端子１５内に間隔をあけて侵入する接続片部１８が延出されており、この接続片部１８の下面が端子ユニット１３の下面に臨んでいる。
【００２８】
端子ユニット１３の端面には第１と第２の外部接続端子１５、１６を外部に露出させる窓部１９が開口されている。また、端子ユニット１３の下面外周部には環状突部２０が突設されて内部にリード板２２を収容配置する収容空間２１が形成されている。環状突部２０と電池ケース３の開口端のかしめ部との間には、弾性体２３を介在させている。弾性体２３としては、耐電解液性を有する発泡ポリエチレンやブチルゴムなどが好適に用いられる。
【００２９】
第１の外部接続端子１５の接続脚部１７は電池ケース３の外面に溶接２４にて接続されている。この接続脚部１７と電池ケース３の溶接２４は、図２に示すように、電池ケース３の一端部の補強板２７の配置位置に配置されている。また、第２の外部接続端子１６の接続片部１８にはリード板２２の一端が溶接２５ａにて接続され、リード板２２の他端が封口板のキャップ６の突起部５に溶接２５ｂにて接続されている。リード板２２は、図２、図３、図６に示すように、第１リード板２２ａと第２リード板２２ｂの間にＰＴＣ素子２６を介装して構成され、所定温度以上になるとリード板２２の抵抗が急激に高くなって電流を遮断する機能を有している。また、第２リード板２２ｂには、図６に示すように、製造工程時に円滑に折り畳まれることで作業性が向上するように、適宜に屈曲部２２ｃが形成されている。
【００３０】
次に、このような構成の電池パック１の製造工程について説明する。電池２、第１と第２の外部接続端子１５、１６と絶縁カバーとをインサート成形して一体化した端子ユニット１３、リード板２２、及び弾性体２３はそれぞれ個別に製造されている。電池２は量産できるシステムが確立しており、他の部品も単純な構成であり、生産性良く製造される。
【００３１】
まず、図６に示すように、端子ユニット１３の接続片部１８に溶接２５ａにてリード板２２の一端を取り付け、電池２の一端に弾性体２３を配置した後、リード板２２の他端を溶接２５ｂにて電池２の突起部５に接続する。
【００３２】
次に、端子ユニット１３を電池２の一端部に被せ、図１（ｂ）に示すように、電池２の他端と端子ユニット１３の端面との間の高さ寸法Ｈが所定の公差±ｄに収まるように規制する。その際、電池２の他端と端子ユニット１３の端面の間を加圧し、弾性体２３を圧縮させるときの圧縮比率の調節によって、簡単に寸法規制することができる。そのため、弾性体２３の厚さ寸法は、電池２の電池ケース３の高さ寸法ｈの公差±Ｄの２倍より大きくするのが好適である。因みに、Ｄは通常０．２ｍｍ程度であり、ｄは０．１５ｍｍ未満とすることが好適である。
【００３３】
このように電池パック１の高さ寸法Ｈを所定寸法公差±ｄ内に規制した状態で、接続脚部１７と電池ケース３の一端部外面とを溶接２４し、第１の外部接続端子１５と電池ケース３の一端部を接続するとともに、端子ユニット１３を電池ケース３に固定する。その際に、電池ケース３の一端部の補強板２７の配置位置で溶接すると、電池ケース３が薄肉でも信頼性の高い溶接を生産性良く行うことができて好ましい。その後、図３に示すように、端子ユニット１３の一部と電池ケース３の外周面をフィルム状外装材１４にて被覆することで電池パック１が完成する。
【００３４】
以上の構成の電池パック１によれば、端子ユニット１３の端面と電池ケース３の他端の間の高さ寸法Ｈを所定の許容公差±ｄ内に収まるように規制した状態で端子ユニット１３と電池ケース３を固定しているので、携帯電子機器にセットした時の外部接続端子１５、１６の接続状態について高い信頼性を得ることができる。
【００３５】
また、第１の外部接続端子１５の接続脚部１７を電池ケース３の一端部外面に重なるように端子ユニット１３から延出し、その接続脚部１７を電池ケース３の外面に溶接２４にて接続しているので、この電気的な接続と同時に端子ユニット１３と電池ケース３の固定も行うことができ、溶接２４によって信頼性の高い接続と固定を実現することができ、製造工程が簡単になって生産性を向上できる。
【００３６】
また、電池パック１を電池ケース３の一端部を端子ユニット１３にて覆い、この端子ユニット１３の一部と電池ケース３の外周面をフィルム状外装材１４にて被覆して構成しているので、外装構成が簡単で、電池パック１を安価に構成することができる。
【００３７】
また、端子ユニット１３と電池ケース３との間に弾性体２３を圧縮状態で介在させているので、上記寸法規制を押圧規制によって容易に精度良く行うことができて高い生産性を確保することができ、かつこの弾性体２３にて落下等によって端子ユニット１３に大きな衝撃が作用した場合でもその衝撃を吸収することができ、電池２の封口部に衝撃が伝わってダメージを与えるのを抑制でき、漏液や変形を防止することができる。
【００３８】
また、端子ユニット１３の絶縁カバーと一体成形されている第１の外部接続端子１５を電池２の電池ケース３に溶接しているので、電池パック１を分解して電池２を取り出し、誤用するのを防止できる。
【００３９】
また、第２の外部接続端子１６と封口板のキャップ６の突起部５を、端子ユニット１３内の収容空間２１内に収納配置されるリード板２２を介して接続しているので、第２の外部接続端子１６とキャップ６の突起部５を容易にかつ高い信頼性をもって接続できるとともに、その接続構成を端子ユニット１３にて保護できて好適であり、かつリード板２２にＰＴＣ素子２６を配置しているので、簡単・コンパクト・低コストにて安全性の高い電池パック１を得ることができる。
【００４０】
以上の実施形態の説明では、リード板２２にＰＴＣ素子２６を配置した例を示したが、ＰＴＣ素子２６に代えて温度ヒューズを配置しても良く、またリード板２２にこれらの安全機能は設けなくても良い。また、キャップ６の突起部５と第２の外部接続端子１６との接続には、必ずしもリード板２２による接続構成を採用する必要はなく、例えば突起部５の側面に当接するように第２の外部接続端子１６の接続片部を形成し、端子ユニットに設けた開口を通して溶接して接続するようにしても良い。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の電池パック及びその製造方法によれば、電池の接続電極に接続される外部接続端子と絶縁カバーとが一体化された端子ユニットと電池ケースの他端の間の寸法を規制した状態で端子ユニットと電池ケースを固定することで、携帯電子機器にセットした時の外部接続端子の接続状態について高い信頼性を得ることができ、かつ端子ユニットにて電池ケースの一端部を覆う構成であるため構成が簡単になってコスト低減を図ることができ、またその端子ユニットと電池ケースとの間に弾性体が圧縮状態で介在されているので、上記寸法規制を押圧規制によって容易に精度良く行うことができ、かつ落下等によって端子ユニットに大きな衝撃が作用した場合でもその衝撃を弾性体によって吸収することができ、電池の封口部に衝撃が伝わってダメージを与えるのを抑制でき、漏液や変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の電池パックを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視概略縦断面図である。
【図２】図１（ｂ）のＢ部拡大詳細断面図である。
【図３】図１（ａ）のＣ−Ｃ矢視拡大断面図である。
【図４】同実施形態の電池パックにおける端子ユニットの外観斜視図である。
【図５】同実施形態の電池パックにおける外部接続端子の分解斜視図である。
【図６】同実施形態の電池パックにおけるリード板とキャップの突起部との接続状態を示す縦断面図である。
【図７】従来例の電池パックを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ矢視拡大断面図である。
【符号の説明】
１  電池パック
２  電池
３  電池ケース（接続電極）
５  キャップの突起部（接続電極）
６  キャップ
１３  端子ユニット
１４  フィルム状外装材
１５  第１の外部接続端子
１６  第２の外部接続端子
１７  接続脚部
２２  リード板
２３  弾性体
２４  溶接
２６  ＰＴＣ素子
２７  補強板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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